Влияние наземного обледенения на воздушное судно и силовую установку

Обледенение ведет к ухудшению аэродинамических и летных характеристик воздушного судна. При этом, как отмечалось ранее, возможны повреждения конструкции и нарушения работы силовой установки, самолетных систем, а также приборов, связанных с приемниками воздушного давления.

Лед, образовавшийся в статических отверстиях или датчиках угла атаки, может исказить вводимую в системы пилотажных приборов информацию об абсолютной высоте, воздушной скорости, угле атаки и мощности двигателя.

По своей чувствительности к обледенению самолеты разных типов значительно отличаются друг от друга. Степень влияния обледенения в большей мере зависит от конструктивных и аэродинамических особенностей самолета. Отложения льда, ледяного налета или снега на передней кромке и верхней поверхности крыла уменьшают подъемную силу крыла до 30 % и увеличивают лобовое сопротивление до 40 %.

Наземное обледенение самолета отличается от обледенения в полете. Если в полете лед образуется, как правило, лишь на лобовых частях самолёта, то на земле он обычно покрывает большую часть его верхней части крыла и оперения, а также поверхность фюзеляжа. Иногда наземное обледенение бывает несимметричным — возникает на той стороне самолета, которая обращена к ветру. Для некоторых типов авиационных профилей возможно резкое снижение коэффициента подъемной силы и уменьшение критического угла атаки при самом небольшом ледяном отложении.

Отсюда следует практический вывод о необходимости включения на взлете в условиях наземного обледенения противообледенительной системы крыла и оперения самолета (если таковая имеется и использование ее разрешено на взлетном режиме). Однако из этих данных нельзя делать вывод о том, что достаточно удалить лёд и снег только с носков крыла и оперения, поскольку отрицательное влияние на­земного обледенения не ограничивается снижением только Суmax и Кmax. Для профилей с иным распределением давления вдоль хорды (с задним аэродинамическим нагружением) отрицательная роль ледяных отложений на участках поверхности, удаленных от носка крыла, усиливается. Наиболее сильно на несущие свойства крыла влияет шероховатость поверхности носка профиля. Если взлёт выполняется в условиях, когда возможно обледенение крыла, скорость отрыва и набора высоты должны быть увеличены, а угловая скорость отрыва уменьшена. При этом рекомендуется использовать противообледенительную систему самолёта сразу после взлёта.

Другим опасным последствием наземного обледенения является снижение эффективности органов управления. Обледенение крыла на тех участках, где расположены элероны, а также обледенение самих элеронов, отложение льда на оперении и рулях может привести к опасному ухудшению управляемости самолетом. Известны случаи, когда снег или лед, не удаленные с верхней поверхности горизонтального оперения и руля высоты, приводили при взлете к кабрированию самолета в момент отрыва носового колеса, что создавало крайне опасные ситуации. Дополнительным отрицательным фактором является и вес ледяных отложений, образовавшихся на поверхности самолета во время нахождения его на земле.

Серьезными и довольно частыми последствиями наземного обледенения являются отказ и ухудшение работы силовых установок. Это происходит в случае, когда противообледенительные устройства двигателей почему-либо не были включены.

Несвоевременное включение противообледенительной системы, которое повлекло к обледенению входного устройства двигателя

Для многих типов газотурбинных двигателей их противообледенительная система вместе с системой обогрева воздухозаборников включается во всех случаях, когда имеется или ожидается обледенение, в том числе при небольших положительных температурах наружного воздуха и наличии повышенной влажности, осадков, тумана и мороси. Это объясняется возможностью образования льда на элементах двигателя даже при отсутствии видимого обледенения планера самолета. Лед на аэродинамических поверхностях и фюзеляже может отделяться во время взлета и попадать в двигатели с возможным повреждением лопаток вентилятора и компрессора.

В отличие от входных элементов двигателя, которые снабжены противообледенительными устройствами, рабочие лопатки компрессора, как правило, не имеют защиты, что может приводить к образованию на них льда и его сбросу. Это ведет к уменьшению тяги двигателя, неустойчивой его работе, возникновению недопустимых вибраций и самовыключению. Последствия обледенения двигателей во время работы на земле проявляются лишь при работе на взлетном режиме.

Критическим для самолета и силовой остановки может оказаться момент, когда режим от взлетного меняется на номинальный, включается противообледенительная система и лед сбрасывается с крыла.

Наиболее опасными с точки зрения изменения аэродинамических характеристик и наиболее распространенными по имеющейся практике видами обледенения являются желобообразные и рогообразное.

Вообще в процессе полета через зону, где имеются условия для обледенения лед обычно образуется на всех лобовых поверхностях самолета.

Доля крыла и хвостового оперения в этом плане составляет около 75%, и именно с этим связано большинство тяжелых летных происшествий, случившихся из-за обледенения, которые имели место в практике полетов мировой авиации.

Главная причина здесь — это значительное ухудшение несущих свойств аэродинамических поверхностей, увеличение профильного сопротивления.

Ледяные наросты в виде вышеупомянутых рогов, желобов или каких-либо иных ледяных отложений могут совершенно изменить картину обтекания профиля крыла или оперения. Растет профильное сопротивление, поток становится турбулентным, во многих местах наступает его срыв, значительно падает величина подъемной силы, уменьшается величина критического угла атаки, растет вес самолета. Срыв потока и сваливание может наступить уже при совсем незначительных углах атаки.

Обязанности командира воздушного судна в период предполетной подготовки при условии наземного обледенения:

- командир ВС несет ответственность за состояние критических поверхностей ВС перед взлетом в соответствии с “концепцией чистого воздушного судна” и принятие решения о выполнении взлета в данных условиях;

- командир ВС имеет право принимать решение о необходимости и способе обработки в любом случае, когда считает это необходимым с учетом метеоусловий, интенсивности осадков, времени руления и других факторов;

- если проводится противообледенительная обработка КВС совместно с ИТП оформляет Anti-icing Checklist;

- командир ВС информирует АТС о предстоящей обработке;

- во время обработки КВС контролирует процесс из кабины, поддерживает постоянную двустороннюю связь с наземным персоналом, при необходимости вносит соответствующие коррективы;

- после доклада инженерно-техническим персоналом Кода (Anti Icing Code), засекает и определяет по соответствующим таблицам время защитного действия;

- контролирует состояние ВС при движении его на собственной тяге к ВПП;

- в процессе руления командир экипажа принимает решение о необходимости дополнительного осмотра ВС и/или повторной обработке.

Внимание.

1. Решение о необходимости обработки или отказе от нее принимается совместно КВС и ответственным за выпуск ВС.
2. Если нет согласия любой из сторон, обработка выполняется в обязательном порядке.

Распознавание обледенения и процедуры, которые необходимо выполнить экипажу воздушного судна для борьбы с ним

Наземный персонал (отвечающий за ПОО) и экипаж воздушного судна в соответствии со своими обязанностями обязан перед вылетом уяснить метеопрогноз и в случае наличия каких-либо условий вызывающих обледенение в обязательном порядке принять меры по недопущению взлета (полета) ВС при наличии на нем СЛО угрожающих безопасности полета. В связи с этим проверку на наличия обледенения проводит обученный наземный персонал и командир ВС.

Как правило, процедура борьбы с обледенением (de-icing), то есть удаление снега, льда, инея и так далее, предшествует процедуре защиты от обледенения (anti-icing). Если первый процесс подразумевает «уборку» поверхностей воздушного суда, то второй (anti-icing) направлен на то, чтобы предотвратить такого рода загрязнение, то есть обеспечить его «сохранность». Для «уборки» используются подогретые жидкости, механические средства, разнообразное оборудование или комбинация указанных средств.

Процедуры, применяемые в гражданской авиации в условиях обледенения:

- процедура борьбы с обледенением (de-icing), то есть удаление снега, льда, инея и т.д.;

- процедура защиты от обледенения (anti-icing).

Данные технологии определяют методы противообледенительной обработки и защиты самолёта на земле, производимые посредством обработки ВС специальными жидкостями для получения аэродинамически чистого самолёта.

Проведение процедур в один и в два этапа

Одноступенчатая противообледенительная процедура

Одноступенчатая процедура удаления обледенения и защиты предусматривает облив подогретой смесью жидкости с водой для удаления обледенения.

Жидкость, используемая для удаления обледенения с поверхностей ВС, задерживается на ней и защищает от дальнейшего образования льда, слякоти, снега и инея. Концентрация жидкости выбирается исходя из требуемого времени защитного действия, температуры наружного воздуха и крыла ВС, погодных условий.

Двухступенчатая противообледенительная процедура.

Первый этап в двухэтапной процедуре предусматривает применение нагретой противообледенительной жидкости Тип I или горячей воды. Концентрация жидкости Тип I выбирается исходя из температуры наружного воздуха.

Второй этапобработки должен проводиться способом, обеспечивающим полное покрытие и вытеснение жидкости, нанесенной на первом этапе, и обеспечивающим нанесение достаточного количества жидкости.

После удаления обледенения (первый этап), последующее нанесение антиобледенительной жидкости (второй этап) должно защитить обработанные поверхности от обледенения.

Второй этап двухэтапной обработки производится антиобледенительной жидкостью Тип II или IV. Для этого рекомендуется использовать не подогретую и не разбавленную жидкость. Однако, если время защитного действия является некритичным, на втором этапе допускается применения горячей смеси жидкости Тип I с водой. При этом концентрация жидкости Тип I в смеси с водой выбирается в зависимости от температуры наружного воздуха.